CN108276681A - 一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，包括以下按重量份数计的原料：聚丙烯40～80份，长玻璃纤维20～60份，扁平玻璃纤维0.5～10份，抗氧剂0.1～1.5份。本发明的优点是：1，聚丙烯的粘度可以在很宽的范围内选择，无需限制选用低粘度聚丙烯；2，扁平玻璃纤维经过双螺杆挤出机内熔融混炼，保证扁平玻纤分散均匀。

Description

一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
长玻纤增强聚丙烯材料由于玻纤在制件中发生取向，导致制件各向异性，从而引起制件尺寸发生变化。通常影响长玻璃纤维增强聚丙烯材料的尺寸稳定性主要有以下几种因素，其一为玻璃纤维各向同性程度；其二为玻璃纤维的横截面形状。通常玻璃纤维在制件中的各向同性程度与注塑过程中玻璃纤维取向有关。扁平玻璃纤维是一种区别于常规玻璃纤维的材料，由于其宽厚比大于3，扁平玻璃纤维除了具有常规玻璃纤维的高拉伸强度、高模量外，还具有抗翘曲特性。在纤维含量相同的情况下，含有扁平玻璃纤维增强聚丙烯与普通玻璃纤维增强聚丙烯相比，扁平玻璃纤维增强聚丙烯具有更高的韧性及更好的尺寸稳定性。
长玻纤增强零部件在注塑过程中，在注塑工艺上可以通过调节熔接痕的位置来改善零部件的翘曲程度，同时也可以修改零部件的局部结构等途径来达到降低翘曲风险，例如增加加强筋、改变加强筋方向。但是，对于某些特殊的长玻纤增强零部件，无法改变注塑工艺以及改变零部件结构来达到零部件尺寸稳定的效果时，材料的抗翘曲能力就显得至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述技术缺点，提出一种长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，可以加强聚丙烯流动性及其抗翘曲效果，增加材料的冲击强度。
本发明的目的是通过如下技术方案实现：
一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括以下按重量份数计的原料：
其中，
所述的扁平玻璃纤维与长玻璃纤维的比例为1:3。
所述的聚丙烯共聚聚丙烯，熔融指数在60～90g/10min。
所述长玻璃纤维为聚丙烯专用无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理，所述长碳纤直径为5-20μm。
所述扁平玻璃纤维宽度在20-40μm，厚度在5-10μm，长度在3000-5000μm。
所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯或硫醚类抗氧剂中的一种或几种，包括抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂3114，抗氧剂619或抗氧剂DSTP中的一种或几种。
上述高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯、扁平玻璃纤维，抗氧剂加入到高速混合机中充分混匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物加入到双螺杆挤出机内熔融混炼；
(3)将混合熔体挤出到特殊的浸渍模腔中，继而将长玻璃纤维通过浸渍模头，冷却、切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料。挤出温度分别是：100℃，180℃，210℃，230℃，250℃，270℃，280℃，300℃。主机转速为350rpm。
本发明克服了长玻璃纤维增强聚丙烯生产过程中玻璃纤维取向导致零件翘曲问题，提供一种提高聚丙烯流动性和抗翘曲能力的改性方法，本发明能制备出流动性、相容性、刚性和韧性都优异的改性聚丙烯材料。
本发明的优点是：
1，聚丙烯的粘度可以在很宽的范围内选择，无需限制选用低粘度聚丙烯；
2，扁平玻璃纤维经过双螺杆挤出机内熔融混炼，保证扁平玻纤分散均匀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但是不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这都属于本发明的保护范围。
实施例1～2
本实施例涉及一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，该方法如下：
步骤一，按重量配比称取原料，各组分及其数据见表1所示；
步骤二，按重量配比称取的原料放入高速搅拌混合机中混合1～5分钟，放料，然后用挤出机挤出造粒，具体步骤如下：
第一步：将聚丙烯、抗氧化剂、扁平玻纤按比例加入到挤出机中，通过挤出机塑化后，输送到高温熔体浸渍模腔中，高温浸渍模腔内部温度为300～330℃，螺杆挤出机的温度为280～300℃。其中聚丙烯由美孚公司提供，牌号为7555；抗氧化剂采用巴斯夫公司提供的1010，168；扁平玻纤由泰山玻纤公司提供，牌号为T4355。
第二步，将长玻璃纤维以5～20m/min的速度牵引进入高温熔体浸渍模腔中，熔体浸渍模腔的长度为2～5m，充分浸渍后，冷却，切粒，得到高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯材料。
对比例1～2
本实施例涉及一种高强度抗翘曲玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，该方法如下：
步骤一，按重量配比称取原料，各组分及其数据见表1所示；
步骤二，按重量配比称取原料放入高速搅拌混合机中混合1～5分钟，放料，然后用挤出机挤出造粒，具体步骤如下：具体步骤如下：
第一步：将聚丙烯、抗氧化剂按比例加入到挤出机中，通过挤出机塑化；
第二步，将扁平玻纤与长玻纤以侧喂料方式喂入双螺杆挤出机中，挤出，冷却，切粒，得到短玻璃纤维增强聚丙烯材料。
表1
将实施例1～2制得的样品，进行性能测试，拉伸性能测试：按ISO 527-2标准进行，拉伸速度为5mm/min；弯曲性能测试：按ISO 178标准进行，弯曲速度为2mm/min；缺口冲击强度测试：按ISO 179标准进行；抗翘曲变形能力按纵横收缩率比值，测试样板尺寸150×100×3mm，具体结果见表2所示：
表2：实施例1-2和对比例1-2测试结果：
项目 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2
拉伸强度/MPa 105 106 83 75
弯曲强度/MPa 148 132 127 109
弯曲模量/MPa 6400 5400 5800 4900
缺口冲击强度/KJ·m-2 22 18 9 8
断裂伸长率/％ 2.8 2.6 2.8 2.8
纵横收缩率比值 0.7 0.3 0.6 0.3
由上表2可以看出本发明样品具有较高的机械性能和抗翘曲能力。
表3：实施例3-6的配方：
原料名称 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
聚丙烯 64 64 64 75
长玻璃纤维 30 34 27 18
抗氧剂 1 1 1 1
扁平玻纤 5 1 9 6
表4：实施例3-6的测试结果：
由上述测试数据可以看到，在聚丙烯用量不变的情况下，扁平玻纤和长玻璃纤维的比例决定了聚丙烯复合材料的机械性能和抗翘曲能力。实施例5和实施例6的测试数据可以看到：当扁平玻纤和长玻璃纤维的比例为1:3时，聚丙烯复合材料的各项机械性能和抗翘曲能力均具有优异的表现。
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案均在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下按重量份数计的原料：
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的扁平玻璃纤维与长玻璃纤维的比例为1:3。
3.根据权利要求1所述的一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯共聚聚丙烯，熔融指数在60～90g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述长玻璃纤维为聚丙烯专用无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理，所述长碳纤直径为5-20μm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述扁平玻璃纤维宽度在20-40μm，厚度在5-10μm，长度在3000-5000μm。
6.根据权利要求1所述的一种高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯或硫醚类抗氧剂中的一种或几种，包括抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂3114，抗氧剂619或抗氧剂DSTP中的一种或几种。
7.权利要求1-6任意之一所述高强度抗翘曲长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤为：
(1)将聚丙烯、扁平玻璃纤维，抗氧剂加入到高速混合机中充分混匀；
(2)将步骤(1)得到的混合物加入到双螺杆挤出机内熔融混炼；
(3)将混合熔体挤出到特殊的浸渍模腔中，继而将长玻璃纤维通过浸渍模头，冷却、切粒，得到长玻璃纤维增强聚丙烯材料。挤出温度分别是：100℃，180℃，
210℃，230℃，250℃，270℃，280℃，300℃。主机转速为350rpm。
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